FR2886640A1 - METHOD AND PREFORM FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIAL PARTS BY CVI DENSIFICATION AND PIECES OBTAINED - Google Patents

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FR2886640A1
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Abstract

Une pièce en matériau composite est réalisée par formation d'une préforme fibreuse (20), formation de trous (22) s'étendant dans la préforme à partir d'au moins une face de celle-ci, et densification de la préforme par une matrice formée au moins partiellement par infiltration chimique en phase gazeuse (CVI). Les trous (22) sont formés par enlèvement de la matière de celle-ci avec rupture des fibres, par exemple par usinage au jet d'eau sous pression, l'arrangement des fibres dans la préforme munie de trous étant sensiblement non modifié par rapport à l'arrangement initial avant formation des trous. Le gradient de densification CVI est ainsi très réduit.A piece of composite material is produced by forming a fibrous preform (20), forming holes (22) extending into the preform from at least one face thereof, and densifying the preform by a matrix formed at least partially by chemical vapor infiltration (CVI). The holes (22) are formed by removal of the material therefrom with fracture of the fibers, for example by pressurized water jet machining, the arrangement of the fibers in the preform having holes being substantially unmodified with respect to to the initial arrangement before forming the holes. The CVI densification gradient is thus very small.

Description

Arrière-plan de l'inventionBackground of the invention

La présente invention concerne la réalisation de pièces en matériau composite comprenant la formation d'un substrat fibreux et la densification de celui-ci par une matrice formée par infiltration chimique en phase gazeuse, ou CVI ("Chemical Vapour Infiltration"). Un domaine particulier, mais non exclusif, d'application de l'invention est la réalisation de disques de frein en matériau composite carbone/carbone (C/C), notamment pour des freins aéronautiques. L'invention est toutefois applicable à la réalisation d'autres pièces en matériau composite C/C ou en autre matériau composite, notamment en matériau composite à matrice céramique (CMC).  The present invention relates to the production of composite material parts comprising the formation of a fibrous substrate and the densification thereof by a matrix formed by chemical vapor infiltration, or CVI ("Chemical Vapor Infiltration"). A particular, but not exclusive, field of application of the invention is the production of brake discs made of carbon / carbon (C / C) composite material, in particular for aeronautical brakes. The invention is however applicable to the production of other parts in composite material C / C or other composite material, in particular ceramic matrix composite material (CMC).

La densification par CVI de substrats poreux, tels que des substrats ou préformes fibreuses, est bien connue. Les substrats à densifier sont placés dans un four. Une phase gazeuse réactionnelle est admise dans le four pour déposer le matériau constitutif de la matrice au sein de la porosité des substrats par décomposition d'un ou plusieurs constituants de la phase gazeuse, ou réaction entre plusieurs constituants, dans des conditions de température et de pression déterminées.  CVI densification of porous substrates, such as fibrous substrates or preforms, is well known. The substrates to be densified are placed in an oven. A reaction gas phase is admitted into the furnace to deposit the constituent material of the matrix within the porosity of the substrates by decomposition of one or more components of the gas phase, or reaction between several constituents, under conditions of temperature and humidity. determined pressure.

Une difficulté majeure des processus CVI est de minimiser le gradient de densification au sein des substrats pour obtenir des pièces avec le moins possible d'inhomogénéité de propriétés dans leur volume.  A major difficulty of CVI processes is to minimize the densification gradient within the substrates to obtain parts with the least possible inhomogeneity of properties in their volume.

En effet, le dépôt de la matrice a tendance à se former préférentiellement dans les parties superficielles des substrats rencontrées en premier par la phase gazeuse réactionnelle. II en résulte un appauvrissement de la phase gazeuse qui parvient à diffuser au coeur des substrats et une obturation prématurée de la porosité des parties superficielles du substrat qui réduit progressivement les possibilités de diffusion à coeur de la phase gazeuse. Un gradient de densification s'établit par conséquent entre les parties superficielles et le coeur des substrats.  Indeed, the deposition of the matrix tends to form preferentially in the surface portions of the substrates encountered first by the reaction gas phase. This results in a depletion of the gas phase which manages to diffuse into the core of the substrates and a premature closure of the porosity of the surface portions of the substrate which progressively reduces the diffusion possibilities in the core of the gas phase. A densification gradient is therefore established between the surface portions and the core of the substrates.

C'est pourquoi, notamment pour la réalisation de pièces épaisses, il est en pratique nécessaire, après avoir atteint un certain stade de densification, d'interrompre le processus pour retirer les substrats partiellement densifiés afin de réaliser un usinage de surface, ou écroûtage, permettant de ré-ouvrir la porosité superficielle. La densification peut alors être poursuivie, avec un accès plus aisé au coeur des substrats pour la diffusion de la phase gazeuse réactionnelle. Dans le cas par exemple de la réalisation de disques de freins, on procède généralement par exemple à deux cycles de densification CVI (cycles I1 et I2) séparés par un écroûtage. En pratique, on observe toutefois un gradient de densification sur les pièces finalement obtenues.  Therefore, especially for the production of thick parts, it is in practice necessary, after having reached a certain stage of densification, to interrupt the process to remove the partially densified substrates in order to perform surface machining, or peeling, allowing to re-open the superficial porosity. Densification can then be continued, with easier access to the core of the substrates for the diffusion of the reaction gas phase. In the case for example of the production of brake disks, it is generally carried out for example two cycles of densification CVI (cycles I1 and I2) separated by peeling. In practice, however, a densification gradient is observed on the pieces finally obtained.

Il est certes connu, pour éviter la génération d'un gradient de densification et éviter éventuellement les opérations d'écroûtage, de mettre en oeuvre un procédé de densification CVI à gradient de température, c'est-à-dire en chauffant les substrats de façon non uniforme. Un chauffage non uniforme par couplage direct entre un inducteur et un ou plusieurs substrats annulaires à densifier est décrit dans les documents US 5 846 611 et EP 0 946 461. Le dépôt de la matrice dans des zones des substrats les moins facilement accessibles par la phase gazeuse est favorisé en portant ces zones à une température plus élevée que celle d'autres parties des substrats. Toutefois, cette technique est limitée à certaines formes et natures de substrats et à certains arrangements des chargements de substrats dans le four.  It is certainly known, to avoid the generation of a densification gradient and possibly avoid scaling operations, to implement a temperature gradient CVI densification process, that is to say by heating the substrates of non-uniform way. Non-uniform heating by direct coupling between an inductor and one or more annular substrates to be densified is described in documents US Pat. Nos. 5,846,611 and EP 0,946,461. Deposition of the matrix in zones of the substrates least easily accessible by the phase gas is favored by bringing these areas to a higher temperature than other parts of the substrates. However, this technique is limited to certain forms and types of substrates and to certain arrangements of substrates loadings in the furnace.

II a été proposé dans le document US 5 405 560 de favoriser l'accès de la phase gazeuse réactionnelle au sein de préformes fibreuses annulaires pour disques de frein en matériau composite C/C en ménageant des passages en forme de trous s'étendant à travers les préformes, entre leurs faces opposées. Ces trous sont ménagés par l'introduction d'aiguilles qui repoussent les fibres des préformes sans les endommager. Lors de la densification CVI, les trous offrent à la phase gazeuse un trajet raccourci pour atteindre les parties centrales des préformes. Des essais effectués par la déposante ont toutefois montré les limites de cette technique dans la minimisation du gradient de densification, comme cela est décrit plus loin.  It has been proposed in US Pat. No. 5,405,560 to promote the access of the reaction gas phase within annular fibrous preforms for C / C composite brake discs by providing holes-shaped passages extending through the preforms, between their opposite faces. These holes are formed by the introduction of needles that repel the fibers of the preforms without damaging them. During CVI densification, the holes provide the gas phase with a shortened path to reach the central parts of the preforms. Tests carried out by the Applicant, however, have shown the limits of this technique in minimizing the densification gradient, as described below.

La formation de trous dans des ébauches de disques de frein en matériau composite C/C est aussi décrite dans le document FR 2 144 329.  The formation of holes in brake disk blanks made of C / C composite material is also described in document FR 2 144 329.

Toutefois, ce document concerne la densification de préformes fibreuses de disques de frein par voie liquide, c'est-à-dire par imprégnation des préformes par une résine précurseur du carbone, laquelle résine est réticulée (durcie) puis carbonisée ou graphitisée pour former la matrice carbone. Des trous sont formés après durcissement de la résine et avant carbonisation ou graphitisation pour favoriser l'évacuation d'espèces volatiles lors de la carbonisation ou graphitisation et éviter ainsi que du gaz soit piégé dans la matrice carbone. Il s'agit d'un processus totalement différent de la densification CVI.  However, this document relates to the densification of fibrous preforms of liquid brake discs, that is to say by impregnating the preforms with a carbon precursor resin, which resin is crosslinked (cured) and then carbonized or graphitized to form the carbon matrix. Holes are formed after curing the resin and before carbonization or graphitization to promote the evacuation of volatile species during carbonization or graphitization and thus avoid that gas is trapped in the carbon matrix. This is a totally different process from CVI densification.

Objet de l'invention L'invention a pour but de fournir un procédé de densification CVI permettant une densification quasi uniforme de substrats fibreux pour la fabrication de pièces en matériau composite.  OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a CVI densification process that allows for an almost uniform densification of fibrous substrates for the manufacture of composite material parts.

Ce but est atteint grâce à un procédé comprenant la formation d'une préforme fibreuse, la formation de trous s'étendant dans la préforme à partir d'au moins une face de celle-ci et la densification de la préforme par une matrice formée au moins partiellement par infiltration chimique en phase gazeuse, procédé dans lequel, conformément à l'invention, les trous sont formés dans la préforme par enlèvement de la matière de celle- ci avec rupture des fibres, l'arrangement des fibres dans la préforme munie de trous étant sensiblement non modifié par rapport à l'arrangement initial avant formation des trous.  This object is achieved by a method comprising forming a fibrous preform, forming holes extending into the preform from at least one face thereof, and densifying the preform with a matrix formed at at least partially by chemical vapor infiltration, in which, in accordance with the invention, the holes are formed in the preform by removal of the material therefrom with breaking of the fibers, the arrangement of the fibers in the preform provided with holes being substantially unmodified with respect to the initial arrangement before hole formation.

Comme ceci sera montré plus loin, la formation de trous dans le substrat par enlèvement de matière permet de façon surprenante d'obtenir une densification quasi uniforme du substrat, alors qu'un tel résultat est loin d'être obtenu lorsque les trous sont formés par insertion d'aiguilles ayant un effet non destructif sur les fibres, comme dans l'art antérieur.  As will be shown later, the formation of holes in the substrate by removal of material surprisingly makes it possible to obtain an almost uniform densification of the substrate, whereas such a result is far from being obtained when the holes are formed by insertion of needles having a non-destructive effect on the fibers, as in the prior art.

Les trous peuvent être formés par usinage mécanique au jet d'eau sous haute pression.  The holes can be formed by mechanical machining with water jet under high pressure.

Selon un autre mode de réalisation du procédé, les trous peuvent être formés par action thermique localisée ayant un effet destructif sur la matière des fibres, éventuellement en liaison avec une exposition à un milieu oxydant. Ce peut être le cas notamment pour des fibres de carbone. L'action thermique localisée peut être produite par rayonnement laser.  According to another embodiment of the method, the holes may be formed by localized thermal action having a destructive effect on the fiber material, possibly in connection with exposure to an oxidizing medium. This may be the case in particular for carbon fibers. The localized thermal action can be produced by laser radiation.

Les trous peuvent traverser le substrat, entre deux faces de celui-ci ou être des trous borgnes s'ouvrant sur une face seulement du substrat.  The holes may pass through the substrate, between two faces thereof or be blind holes opening on only one side of the substrate.

Par ailleurs, les trous peuvent être formés en direction orthogonale par rapport à une surface du substrat sur laquelle ils débouchent, ou en direction non orthogonale.  Moreover, the holes may be orthogonal to a substrate surface on which they open, or in a non-orthogonal direction.

Le diamètre moyen des trous est choisi pour éviter qu'ils soient obturés par le dépôt du matériau de la matrice avant la fin du processus de densification CVI. Un diamètre moyen compris environ entre 0,05 mm et 2 mm peut par exemple être choisi.  The average diameter of the holes is chosen to prevent them being closed by the deposition of the matrix material before the end of the CVI densification process. An average diameter of between about 0.05 mm and 2 mm may for example be chosen.

La densité des trous est choisie suffisante pour offrir un trajet court à la phase gazeuse réactionnelle vers toutes parties du substrat que l'on souhaite densifier de façon quasi uniforme. Une densité comprise environ entre 0,25 trous/cm2 et 4 trous/cm2 peut par exemple être choisie, cette densité étant mesurée en nombre de trous par unité de surface dans un plan médian du substrat. Exprimé autrement, la distance, ou pas, entre axes de trous voisins est de préférence comprise entre 0,5 cm et 2 cm.  The density of the holes is chosen to be sufficient to provide a short path to the reaction gas phase to all parts of the substrate that it is desired to densify in a substantially uniform manner. A density of between about 0.25 holes / cm 2 and 4 holes / cm 2 can for example be chosen, this density being measured in number of holes per unit area in a median plane of the substrate. Expressed otherwise, the distance, or not, between axes of neighboring holes is preferably between 0.5 cm and 2 cm.

L'invention vise aussi une préforme fibreuse pour la réalisation d'une pièce en matériau composite, comportant des trous qui s'étendent dans la préforme à partir d'au moins une face de celle-ci, préforme dans laquelle la densité volumique des fibres au voisinage des parois des trous de la préforme n'est pas sensiblement supérieure à la densité volumique des fibres dans d'autres parties de la préforme.  The invention also relates to a fibrous preform for producing a composite material part, comprising holes which extend into the preform from at least one face thereof, a preform in which the density of the fibers in the vicinity of the hole walls of the preform is not substantially greater than the density of the fibers in other parts of the preform.

Selon une particularité de la préforme, les trous sont délimités par des zones limites de rupture ou d'élimination des fibres.  According to a feature of the preform, the holes are delimited by boundary zones of rupture or elimination of fibers.

L'invention vise encore une pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice obtenue au moins partiellement par infiltration chimique en phase gazeuse et présentant des trous qui s'étendent dans la pièce à partir d'au moins une face de celle-ci, pièce dans laquelle, conformément à l'invention, la densité volumétrique des fibres du renfort au voisinage des parois des trous n'est pas sensiblement supérieure à la densité volumique des fibres dans d'autres parties de la pièce.  The invention also relates to a composite material part comprising a fibrous reinforcement densified by a matrix obtained at least partially by chemical vapor infiltration and having holes which extend into the part from at least one side thereof. ci, part in which, according to the invention, the volumetric density of the reinforcing fibers in the vicinity of the walls of the holes is not substantially greater than the density of the fibers in other parts of the room.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre les étapes successives de réalisation d'une pièce en matériau composite selon un mode de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention; - la figure 2 montre schématiquement, en perspective, une préforme fibreuse annulaire de disque de frein dans laquelle des trous sont formés; - la figure 3 est une vue partielle en coupe à échelle agrandie selon le plan III de la figure 2; les figures 4 à 6 sont des vues en coupe montrant des variantes de formation de trous dans une préforme fibreuse annulaire de disque de frein; - la figure 7 montre schématiquement un disque de frein obtenu après densification, CVI et usinage final, avec une préforme telle que celle de la figure 2; - les figures 8 à 10 montrent des variantes d'arrangements de trous à la surface d'une préforme fibreuse; et - la figure 11 montre très schématiquement un chargement en pile de préformes fibreuses annulaires de disques de frein dans un four de densification CVI.  The invention will be better understood on reading the description given below, by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows the successive steps of producing a composite material part according to a mode of implementation of a method according to the invention; - Figure 2 shows schematically, in perspective, an annular fiber preform brake disc in which holes are formed; - Figure 3 is a partial sectional view on an enlarged scale along the plane III of Figure 2; Figures 4 to 6 are sectional views showing alternative hole formation in an annular fibrous disk brake preform; - Figure 7 shows schematically a brake disc obtained after densification, CVI and final machining, with a preform such as that of Figure 2; Figures 8 to 10 show alternative arrangements of holes on the surface of a fibrous preform; and FIG. 11 very diagrammatically shows a stack loading of annular fibrous preforms of brake disks in a CVI densification furnace.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Une première étape 10 du procédé montré sur la figure 1 consiste à réaliser un substrat fibreux tridimensionnel (3D), ou préforme fibreuse, ayant une forme voisine de celle d'une pièce en matériau composite à obtenir. Les techniques de réalisation de telles préformes fibreuses sont bien connues.  DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION A first step 10 of the method shown in FIG. 1 consists in producing a three-dimensional fibrous substrate (3D), or fibrous preform, having a shape close to that of a composite material part. get. The techniques for producing such fibrous preforms are well known.

II est possible de partir d'éléments fibreux unidimensionnels (ID) tels que des fils ou câbles qui sont bobinés sur une forme ou un mandrin ou qui sont utilisés pour former un substrat 3D directement par tissage, tricotage ou tressage tridimensionnels.  It is possible to start from unidimensional fibrous elements (IDs) such as wires or cables that are wound on a form or a mandrel or that are used to form a 3D substrate directly by three-dimensional weaving, knitting or braiding.

On peut aussi partir de textures fibreuses bidimensionnelles (2D) telles que des tissus, tricots, tresses à plat, feutres minces, nappes unidirectionnelles (UD) formées de fils ou câbles parallèles entre eux, ou encore nappes multidirectionnelles (nD) formées de nappes UD superposées dans des directions différentes et liées entre elles par exemple par aiguilletage léger ou par couture. Des strates formées de telles textures 2D sont superposées par bobinage sur une forme ou un mandrin ou par drapage sur une forme ou un support, et sont liées entre elles par exemple par aiguilletage, par couture ou par implantation de fils à travers les strates, pour obtenir un substrat 3D.  It is also possible to start from two-dimensional (2D) fibrous textures such as fabrics, knits, flat braids, thin felts, unidirectional sheets (UD) formed of yarns or cables parallel to each other, or multidirectional sheets (nD) formed of UD sheets. superimposed in different directions and interconnected for example by light needling or sewing. Strata formed of such 2D textures are superimposed by winding on a form or mandrel or by draping on a shape or a support, and are interlinked for example by needling, sewing or by thread implantation through the strata, for get a 3D substrate.

Un substrat 3D peut encore être obtenu sous forme de feutre épais réalisé par aiguilletage de fibres discontinues orientées aléatoirement.  A 3D substrate can also be obtained in the form of thick felt made by needling staple fibers randomly oriented.

Un substrat 3D ainsi obtenu peut être utilisé directement en tant que préforme fibreuse d'une pièce à obtenir. On peut aussi former une préforme fibreuse souhaitée par découpe d'un substrat 3D afin d'obtenir la forme voulue.  A 3D substrate thus obtained can be used directly as a fibrous preform of a part to be obtained. It is also possible to form a desired fibrous preform by cutting a 3D substrate to obtain the desired shape.

Les fibres constitutives de la préforme sont choisies en fonction de l'application de la pièce en matériau composite à réaliser. Dans le cas de matériaux composites thermostructuraux, c'est-à-dire de matériaux ayant de bonnes propriétés mécaniques et une capacité à les conserver à des températures élevées, les fibres du renfort fibreux du matériau sont typiquement en carbone ou en céramique. La préforme peut être réalisée à partir de telles fibres, ou à partir de fibres en précurseur de carbone ou de céramique qui peuvent être plus aptes à supporter diverses opérations textiles pour la réalisation de substrats fibreux 3D. Dans ce dernier cas, la transformation du précurseur en carbone ou en céramique est réalisée après formation du substrat ou de la préforme, habituellement par traitement thermique.  The constituent fibers of the preform are chosen according to the application of the composite material part to be produced. In the case of thermostructural composite materials, that is to say materials having good mechanical properties and ability to retain them at high temperatures, the fibers of the fibrous reinforcement of the material are typically carbon or ceramic. The preform can be made from such fibers, or from carbon precursor fibers or ceramic which may be more suitable to support various textile operations for the realization of 3D fibrous substrates. In the latter case, the transformation of the precursor into carbon or ceramic is performed after formation of the substrate or preform, usually by heat treatment.

Une deuxième étape 12 du procédé consiste à former dans la préforme des trous destinés à faciliter l'accès d'une phase gazeuse réactionnelle au coeur de la préforme lors d'une densification CVI ultérieure. Lorsque la préforme est réalisée en fibres en un matériau obtenu par transformation d'un matériau précurseur, les trous peuvent être formés dans la préforme après transformation du précurseur ou avant cette transformation. Dans le dernier cas, il sera tenu compte d'un retrait dimensionnel éventuel lors de la transformation du précurseur pour obtenir des dimensions de trous souhaitées.  A second step 12 of the method consists in forming in the preform holes for facilitating access of a reaction gas phase to the heart of the preform during a subsequent CVI densification. When the preform is made of fibers made of a material obtained by transformation of a precursor material, the holes may be formed in the preform after transformation of the precursor or before this transformation. In the latter case, account will be taken of any dimensional shrinkage during the conversion of the precursor to obtain desired hole dimensions.

Les figures 2 et 3 montrent une préforme fibreuse annulaire 20 en fibres de carbone pour fabrication d'un disque de frein en matériau composite C/C. Une telle préforme peut être obtenue par découpe d'un substrat fibreux 3D en forme de plaque réalisé par exemple par superposition et aiguilletage de strates de tissu ou de nappes unidirectionnelles ou multidirectionnelles en fibres de polyacrylonitrile (PAN) préoxydé, précurseur de carbone. La préforme peut aussi être obtenue par superposition et aiguilletage de strates annulaires découpées dans des tissus ou des nappes unidirectionnelles ou multidirectionnelles en fibres de PAN préoxydé. Après formation de la préforme annulaire en fibres de PAN préoxydé, la transformation du PAN préoxydé en carbone est réalisée par traitement thermique. On pourra se référer par exemple aux documents US 4 790 052 et US 5 792 715.  Figures 2 and 3 show an annular fibrous preform 20 made of carbon fibers for manufacturing a brake disc of composite material C / C. Such a preform can be obtained by cutting a 3D plate-shaped fibrous substrate made for example by superposition and needling of fabric layers or unidirectional or multidirectional sheets of preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers, precursor of carbon. The preform can also be obtained by superimposition and needling of annular layers cut in fabrics or unidirectional or multidirectional sheets of preoxidized PAN fibers. After formation of the annular preform in preoxidized PAN fibers, the conversion of the preoxidized PAN to carbon is carried out by heat treatment. For example, documents US Pat. Nos. 4,790,052 and 5,792,715 may be referred to.

Des trous 22 sont formés dans la préforme 20 parallèlement à son axe 21 et s'étendent sur toute son épaisseur entre les faces opposées 20a et 20b sur lesquelles ils débouchent.  Holes 22 are formed in the preform 20 parallel to its axis 21 and extend over its entire thickness between the opposite faces 20a and 20b on which they open.

En variante, comme montré sur la figure 4, des trous borgnes 22a, 22b sont formés dans la préforme, les trous 22a débouchant uniquement sur la face 20a tandis que les trous 22b débouchent uniquement sur la face 20b. On note toutefois que les trous 22a, 22b s'étendent sur une très grande partie de l'épaisseur de la préforme.  Alternatively, as shown in Figure 4, blind holes 22a, 22b are formed in the preform, the holes 22a opening only on the face 20a while the holes 22b only open on the face 20b. However, it is noted that the holes 22a, 22b extend over a very large part of the thickness of the preform.

Selon une autre variante, les trous peuvent être formés en biais, c'est-àdire avec leurs axes formant un angle non nul par rapport à la normale aux faces 20a, 20b ou à l'axe de la préforme 20, qu'il s'agisse de trous traversants 22c (figure 5) ou de trous borgnes 22d, 22e (figure 6).  According to another variant, the holes may be formed at an angle, that is to say with their axes forming a non-zero angle with respect to the normal to the faces 20a, 20b or the axis of the preform 20, that it 22c (FIG. 5) or blind holes 22d, 22e (FIG. 6).

Selon une caractéristique du procédé conforme à l'invention, les trous sont formés dans la préforme par enlèvement de matière.  According to a characteristic of the process according to the invention, the holes are formed in the preform by removal of material.

On peut utiliser à cet effet une technique de forage par jet d'eau sous pression qui peut être utilisée pour former des trous traversants ou des trous borgnes. L'eau utilisée peut être ou non chargée de particules solides. Le forage peut être réalisé en une ou plusieurs impulsions de jet d'eau, ou de façon continue. Lorsque le diamètre des trous est relativement grand par rapport à celui du jet, le forage d'un trou peut être réalisé par détourage, c'est-à-dire par découpes successives le long de la circonférence des trous à réaliser. Selon la mise en oeuvre de la technique de forage, les trous peuvent présenter une forme légèrement tronconique comme montré sur les figures 4 et 6. Le diamètre des trous est alors croissant à partir de la face du côté de laquelle l'usinage par jet d'eau est pratiqué en raison de la dispersion du jet d'eau. Dans le cas de trous traversants, environ 50% des trous seront alors usinés à partir d'une face et les autres trous à partir de l'autre face de manière à avoir une densité de vides créés par les trous sensiblement uniforme dans toute l'épaisseur de la préforme. Dans le même but, dans le cas de la figure 4, environ le même nombre de trous sont formés à partir de chaque face de la préforme.  For this purpose, a pressurized water jet drilling technique can be used which can be used to form through holes or blind holes. The water used may or may not be charged with solid particles. The drilling can be carried out in one or more pulses of water jet, or continuously. When the diameter of the holes is relatively large compared to that of the jet, the drilling of a hole can be achieved by trimming, that is to say by successive cuts along the circumference of the holes to be made. According to the implementation of the drilling technique, the holes may have a slightly frustoconical shape as shown in FIGS. 4 and 6. The diameter of the holes is then increasing from the face on the side of which the jet machining water is practiced due to the dispersion of the water jet. In the case of through holes, approximately 50% of the holes will then be machined from one face and the other holes from the other face so as to have a void density created by the holes substantially uniform throughout the hole. thickness of the preform. For the same purpose, in the case of Figure 4, about the same number of holes are formed from each face of the preform.

Une autre technique possible de formation de trous, convenant dans le cas où le matériau des fibres est éliminable par la chaleur, est de produire une action thermique localisée, par exemple par rayonnement laser. Avec en particulier des fibres carbone, cette action thermique sous milieu oxydant, par exemple sous air, permet une élimination par oxydation de la matière des fibres.  Another possible hole-forming technique, suitable in the case where the fiber material is heat-removable, is to produce a localized thermal action, for example by laser radiation. With in particular carbon fibers, this thermal action in an oxidizing medium, for example in air, allows oxidation removal of the fiber material.

La formation des trous par enlèvement de matière a un effet destructif sur les fibres de la préforme mais sans modifier l'arrangement des fibres au voisinage des parois des trous par rapport à l'arrangement initial avant formation des trous. Ainsi, les trous formés sont délimités par des zones limites de rupture ou d'élimination des fibres et la densité volumique des fibres de la préforme au voisinage des parois des trous n'est pas augmentée, contrairement à ce qui serait le cas si les trous étaient formés par insertion d'aiguilles repoussant les fibres dans les zones de parois des trous.  The formation of the holes by removal of material has a destructive effect on the fibers of the preform but without altering the arrangement of the fibers in the vicinity of the walls of the holes relative to the initial arrangement before formation of the holes. Thus, the holes formed are delimited by zones of rupture or elimination of the fibers and the density of the fibers of the preform in the vicinity of the walls of the holes is not increased, contrary to what would be the case if the holes were formed by inserting fibers-repelling needles into the wall areas of the holes.

Lors du processus ultérieur de densification CVI, l'accès de la phase gazeuse réactionnelle au coeur du matériau de la préforme fibreuse n'est pas restreint à travers les parois des trous, en comparaison avec les surfaces externes de la préforme, comme ce serait le cas si les fibres étaient repoussées dans les zones de paroi pour la formation des trous.  In the subsequent CVI densification process, the access of the reaction gas phase to the core of the fibrous preform material is not restricted through the walls of the holes, as compared with the external surfaces of the preform, as would be the case. case if the fibers were pushed back into the wall areas for hole formation.

Une obturation prématurée des parois des trous, qui priverait ceux-ci de leur efficacité, est ainsi évitée pendant le cours du processus de densification.  Premature closure of the walls of the holes, which would deprive them of their effectiveness, is thus avoided during the course of the densification process.

Dans la préforme, ainsi que dans la pièce en matériau composite obtenue après densification CVI, la densité volumique de fibres, au voisinage des parois des trous, n'est pas sensiblement supérieure à la densité volumique de fibres dans d'autres parties de la préforme et de la pièce. On ne crée pas ainsi une inhomogénéité dans les propriétés du matériau composite.  In the preform, as well as in the composite material part obtained after densification CVI, the fiber density density, in the vicinity of the walls of the holes, is not substantially greater than the density of fibers in other parts of the preform and the room. This does not create an inhomogeneity in the properties of the composite material.

Le diamètre moyen des trous est choisi suffisamment grand pour éviter qu'ils soient obturés avant la fin de la densification CVI et ne remplissent alors plus leur fonction, mais tout en restant limité pour ne pas affecter le comportement de la pièce en matériau composite obtenue après densification.  The average diameter of the holes is chosen large enough to prevent them from being closed before the end of the CVI densification and then no longer fulfill their function, but while remaining limited so as not to affect the behavior of the composite material part obtained after densification.

Ce diamètre moyen pourra donc varier en fonction de l'épaisseur de matrice à déposer sur les fibres, des dimensions de la pièce à réaliser et de l'utilisation de celle-ci.  This average diameter may therefore vary depending on the thickness of the matrix to be deposited on the fibers, the dimensions of the part to be produced and the use thereof.

D'une façon générale, et en particulier pour des préformes de disques de freins aéronautiques, le diamètre moyen des trous pourra être choisi égal à une valeur comprise entre environ 0,05 mm et 2 mm.  In general, and in particular for aeronautical brake disc preforms, the average diameter of the holes may be chosen equal to a value of between about 0.05 mm and 2 mm.

La densité des trous est choisie suffisante, en liaison avec leur diamètre, pour offrir un trajet court à la phase gazeuse réactionnelle vers n'importe quelle partie de la préforme lors de la densification CVI, mais tout en restant limitée pour ne pas affecter le comportement de la pièce en matériau composite obtenue après densification. Comme pour le diamètre, cette densité pourra donc varier en fonction des dimensions de la pièce à réaliser et de son utilisation.  The density of the holes is chosen sufficient, in connection with their diameter, to offer a short path to the reaction gas phase to any part of the preform during densification CVI, but while limited to not affect the behavior of the composite material part obtained after densification. As for the diameter, this density may vary depending on the dimensions of the part to be made and its use.

D'une façon générale, et en particulier pour des préformes de disques de freins aéronautiques, la densité des trous pourra être choisie égale à une valeur comprise entre environ 0,25 trous/cm2 et 4 trous/cm2. Cette densité est mesurée dans un plan médian de la préforme pour couvrir le cas où des trous borgnes sont formés. Elle peut être mesurée aussi sur une face dans le cas de trous traversants. Dit d'une autre façon, on choisit de préférence pour la distance, ou pas, entre axes de trous voisins, une valeur comprise entre 0,5 cm et 2 cm.  In general, and in particular for aeronautical brake disc preforms, the density of the holes may be chosen equal to a value of between about 0.25 holes / cm 2 and 4 holes / cm 2. This density is measured in a median plane of the preform to cover the case where blind holes are formed. It can also be measured on one side in the case of through holes. In another way, it is preferable for the distance, or not, between axes of neighboring holes, a value between 0.5 cm and 2 cm.

Le diamètre des trous dans une préforme pourra être constant ou non. II en est de même pour la densité des trous.  The diameter of the holes in a preform may be constant or not. It is the same for the density of the holes.

Après formation des trous, la densification de la préforme est réalisée par CVI (étape 14). Les processus de densification CVI par des matrices en carbone ou en céramique sont bien connus. On utilise une phase gazeuse réactionnelle adaptée à la nature du matériau de matrice à déposer.  After formation of the holes, the densification of the preform is carried out by CVI (step 14). CVI densification processes by carbon or ceramic matrices are well known. A reaction gas phase adapted to the nature of the matrix material to be deposited is used.

Selon les cas, en particulier en fonction de l'épaisseur de la préforme à densifier, un écroûtage au moins des faces exposées de la préforme pourra au non être souhaitable. Si un tel écroûtage est réalisé, l'étape 14 comprend un premier cycle de densification I1 suivi d'un usinage de surface de la préforme et d'un deuxième cycle de densification I2.  Depending on the case, in particular depending on the thickness of the preform to be densified, peeling at least the exposed faces of the preform may not be desirable. If such peeling is performed, step 14 comprises a first densification cycle I1 followed by surface machining of the preform and a second densification cycle I2.

La figure 7 montre un disque de frein 26 tel qu'obtenu après densification CVI d'une préforme telle que celle de la figure 2 et usinage aux dimensions finales avec formation d'encoches 26c permettant la liaison mécanique du disque avec un axe. II s'agit dans cet exemple d'un disque rotor ayant deux faces frottantes opposées 26a, 26b. On notera que des trous 28 correspondant aux trous formés dans la préforme sont visibles.  FIG. 7 shows a brake disk 26 as obtained after densification CVI of a preform such as that of FIG. 2 and final-sized machining with notch formation 26c allowing the mechanical connection of the disk with an axis. In this example, it is a rotor disc having two opposite friction faces 26a, 26b. It will be noted that holes 28 corresponding to the holes formed in the preform are visible.

Dans l'exemple illustré par les figures 2 et 7, des trous sont formés dans tout le volume. On pourra en variante limiter la formation des trous à certaines zones de la préforme par exemple, dans le cas d'un disque de frein, aux zones correspondant aux faces frottantes.  In the example illustrated in Figures 2 and 7, holes are formed throughout the volume. It will be possible, in a variant, to limit the formation of the holes in certain zones of the preform, for example, in the case of a brake disc, to the zones corresponding to the friction faces.

Bien que l'on ait envisagé le cas de préformes fibreuses annulaires pour disques de frein, il est clair que l'invention est applicable à tous types de préformes destinées à la réalisation de pièces en matériau composite, en particulier de pièces épaisses pour lesquelles le problème d'une densification uniforme se pose.  Although the case of annular fibrous preforms for brake disks has been envisaged, it is clear that the invention is applicable to all types of preforms intended for the production of composite material parts, in particular of thick parts for which the problem of uniform densification arises.

Sur la figure 2, les trous sont disposés à intervalles réguliers le long de cercles concentriques. Ils pourraient être disposés le long d'une ligne en spirale. En outre, que ce soit dans le cas de préformes fibreuses annulaires ou d'autres formes de préformes fibreuses, les trous pourront être disposés selon encore d'autres motifs, par exemple aux sommets de quadrangles (figure 8), aux sommets et aux centres de quadrangles (figure 9), aux sommets d'hexagones (figure 10),...  In Figure 2, the holes are arranged at regular intervals along concentric circles. They could be arranged along a spiral line. In addition, whether in the case of annular fibrous preforms or other forms of fibrous preforms, the holes may be arranged according to still other reasons, for example at quadrangles (FIG. 8), vertices and centers. quadrangles (figure 9), at the vertices of hexagons (figure 10), ...

En outre, l'invention est applicable indépendamment de la nature des fibres des préformes et de la matrice déposée pour les densifier par CVI.  In addition, the invention is applicable regardless of the nature of the fibers of the preforms and the matrix deposited to densify them by CVI.

On notera encore que la densification de la préforme peut comporter une première phase de densification partielle par voie liquide avant une deuxième phase de densification CVI. La densification par voie liquide, comme cela est bien connu, consiste à réaliser au moins un cycle d'imprégnation de la préforme par une composition liquide contenant un précurseur liquide du matériau de la matrice. Le précurseur est typiquement une résine, par exemple une résine organique précurseur de carbone. Après séchage, pour élimination d'un solvant éventuel, et polymérisation de la résine, un traitement thermique de transformation du précurseur est réalisé.  It will also be noted that the densification of the preform may comprise a first phase of partial densification by a liquid route before a second CVI densification phase. Liquid densification, as is well known, consists in carrying out at least one impregnation cycle of the preform with a liquid composition containing a liquid precursor of the matrix material. The precursor is typically a resin, for example an organic precursor carbon resin. After drying, for removal of a possible solvent, and polymerization of the resin, a precursor transformation heat treatment is carried out.

ExempleExample

Des préformes annulaires fibreuses en fibres de carbone pour des disques de frein aéronautique ont été réalisées de la façon suivante.  Carbon fiber fibrous annular preforms for aeronautical brake discs were made as follows.

Des nappes multidirectionnelles ont été obtenues par superposition de trois nappes unidirectionnelles en fibres de PAN préoxydé faisant entre elles des angles de 60 et liées entre elles par aiguilletage. Les nappes multidirectionnelles ont été superposées et aiguilletées au fur et à mesure de leur superposition pour obtenir une plaque aiguilletée dans laquelle ont été découpées des préformes annulaires en PAN préoxydé.  Multidirectional layers were obtained by superposition of three unidirectional sheets of preoxidized PAN fibers forming between them angles of 60 and linked together by needling. The multidirectional plies were superimposed and needled as they were superimposed to obtain a needled plate in which annular preforms in preoxidized PAN were cut.

Les préformes en PAN préoxydé ont été soumises à un traitement thermique à environ 1600 C pour transformer le PAN en carbone. On a obtenu alors des préformes annulaires en fibres de carbone ayant des diamètres intérieur et extérieur de 26 cm et de 48 cm, une épaisseur de 3, 5 cm et un taux volumique de fibres de 23% environ, le taux volumique de fibres étant le pourcentage occupé par les fibres du volume apparent de la préforme.  The preoxidized PAN preforms were subjected to a heat treatment at about 1600 ° C to convert PAN to carbon. Carbon fiber annular preforms having inner and outer diameters of 26 cm and 48 cm, a thickness of 3.5 cm and a fiber volume content of about 23% were then obtained, the fiber volume ratio being the percentage occupied by the fibers of the apparent volume of the preform.

Certaines préformes ont été percées de trous traversants formés par jet d'eau sous pression, avec une densité de 1 trou/cm2 environ. Des préformes ont été ainsi obtenues avec des trous de diamètres respectifs de 0,2 mm environ pour des préformes Al, A2, de 0,5 mm environ pour des préformes B1, B2 et de 1 mm environ pour des préformes Cl, C2.  Some preforms have been pierced with through holes formed by pressurized water jet, with a density of about 1 hole / cm 2. Preforms were thus obtained with holes of respective diameters of about 0.2 mm for preforms A1, A2, of about 0.5 mm for preforms B1, B2 and about 1 mm for preforms C1, C2.

A titre de comparaison, des trous ont été ménagés dans une autre préforme D par insertion d'aiguilles de diamètre égal à 2 mm, avec une densité de 1 trou/cm2 environ, les aiguilles étant ensuite retirées en vue de la densification CVI.  For comparison, holes were made in another preform D by inserting needles with a diameter of 2 mm, with a density of 1 hole / cm 2, the needles then being removed for CVI densification.

On a formé un chargement de préformes en forme de pile annulaire composée essentiellement de préformes E non percées, en insérant des préformes Al, A2, B1, B2, Cl, C2 dans la pile entre deux préformes E1 et E2 non percées.  An annular stack-shaped preform charge consisting essentially of non-drilled preforms E has been formed by inserting preforms A1, A2, B1, B2, C1, C2 into the stack between two non-drilled preforms E1 and E2.

La figure 11 montre un tel chargement en pile 30 introduit dans la chambre de réaction 32 d'un four de densification CVI pour réaliser une densification CVI du type "à flux dirigé" comme décrit dans le document US 5 904 957. Brièvement, le four est chauffé par couplage inductif entre un inducteur 34 et un suscepteur en graphite 36 délimitant la chambre de réaction. Une phase gazeuse réactionnelle est admise à travers le fond du suscepteur 36, traverse une zone de préchauffage 37 et est dirigée dans le volume interne 31 de la pile fermé à sa partie supérieure. La phase gazeuse s'écoule vers le volume interne de la chambre 32 à l'extérieur de la pile 30 en passant dans des intervalles ménagés par des entretoises entre les préformes, et en diffusant à travers celles-ci. Le gaz effluent est extrait à travers le couvercle du suscepteur par aspiration au moyen d'un groupe de pompage qui établit le niveau désiré de pression dans la chambre.  FIG. 11 shows such a stack feed 30 introduced into the reaction chamber 32 of a CVI densification furnace to effect CVI densification of the "directed flow" type as described in US 5,904,957. Briefly, the furnace is heated by inductive coupling between an inductor 34 and a graphite susceptor 36 delimiting the reaction chamber. A reaction gas phase is admitted through the bottom of the susceptor 36, passes through a preheating zone 37 and is directed into the internal volume 31 of the closed stack at its upper part. The gaseous phase flows to the internal volume of the chamber 32 outside the cell 30 by passing through gaps provided by spacers between the preforms, and diffusing therethrough. The effluent gas is extracted through the susceptor lid by suction by means of a pumping unit which sets the desired level of pressure in the chamber.

La densification CVI des substrats par une matrice de carbone pyrolytique a été réalisée en utilisant une phase gazeuse réactionnelle à base de gaz naturel, sous une pression d'environ 5kPa et à une température d'environ 1000 C.  The CVI densification of the substrates by a pyrolytic carbon matrix was carried out using a reaction gas phase based on natural gas, at a pressure of about 5 kPa and at a temperature of about 1000 C.

La densification a été réalisée en deux cycles I1, I2 séparés par une opération d'écroûtage pour laquelle le chargement a été retiré du four. Le cycle I1 a été réalisé dans des conditions prédéterminées permettant de porter la densité des préformes E à une valeur d'environ 1, 6. Après écroûtage par usinage des faces principales des préformes partiellement densifiées pour les amener à une épaisseur proche de celle des disques à réaliser, le cycle I2 a été réalisé dans des conditions prédéterminées pour porter la densité à environ 1,8. Pour le cycle I2, le chargement du four a été réalisé en plaçant à nouveau les préformes El, Al, A2, B1, B2, Cl, C2 et E2 partiellement densifiées dans cet ordre.  The densification was carried out in two cycles I1, I2 separated by a peeling operation for which the load was removed from the oven. The cycle I1 was carried out under predetermined conditions making it possible to increase the density of the preforms E to a value of approximately 1, 6. After machining the principal faces of the partially densified preforms to bring them to a thickness close to that of the discs to achieve, the cycle I2 was performed under predetermined conditions to bring the density to about 1.8. For the cycle I2, the loading of the furnace was carried out by placing again the preforms E1, A1, A2, B1, B2, C1, C2 and E2 partially densified in this order.

On a procédé de la même façon à une densification en deux cycles I1 et I2 d'un chargement en pile formé de substrats de type E, à l'exception d'un substrat D inséré dans la pile, adjacent à un substrat E3.  A two-cycle densification I1 and I2 of a stacked charge formed of E-type substrates with the exception of a substrate D inserted in the stack adjacent to a substrate E3 was similarly carried out.

Le tableau I ci-après indique les valeurs de densité mesurées pour les disques Al, A2, B1, B2, Cl, C2, El et E2 après les cycles I1 et I2 et pour les disques E3 et D après le cycle I2. On constate que les densités finales obtenues pour les disques Al, A2, B1, B2, Cl et C2 sont sensiblement supérieures à celles des disques D, El et E2, et que la densité des disques D est loin d'être augmentée dans les mêmes proportions en fin de cycle 12, par rapport à la densité du disque E3.  Table I below shows the density values measured for the Al, A2, B1, B2, C1, C2, E1 and E2 disks after the cycles I1 and I2 and for the disks E3 and D after the cycle I2. It can be seen that the final densities obtained for the discs A1, A2, B1, B2, C1 and C2 are substantially greater than those of the discs D, E1 and E2, and that the density of the discs D is far from being increased in the same proportions at the end of cycle 12, with respect to the density of the disk E3.

Tableau ITable I

Préforme Trous Densité en fin Densité en fin de départ de cycle Il de cycle I2 El Néant 1,58 1,81 Al 0 0,2 mm 1,59 1,88 A2 0 0,2 mm 1,56 1, 88 B1 0 0,5 mm 1,56 1,89 B2 0 0,5 mm 1,57 1,89 Cl 0 0,1 mm 1,57 1,89 C2 0 1 mm 1,59 1,89 E2 Néant 1,61 1,80 E3 Néant 1,79 D Insertion 1,81 aiguilles 0 2 mm Afin de vérifier l'existence ou non d'un gradient de densification,on a découpé dans les disques Al, El, D et E2 obtenus après le cycle I2, des blocs de forme sensiblement parallélépipédique le long d'un rayon des disques. Pour chaque bloc, la densité a été mesurée en différentes zones Z1 à Z5 entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur, au voisinage d'une face, au voisinage d'une autre face, et dans la partie radiale médiane.  Preform Holes Density at the end Density at the end of cycle start II Cycle I2 El None 1.58 1.81 Al 0 0.2 mm 1.59 1.88 A2 0 0.2 mm 1.56 1, 88 B1 0 0.5 mm 1.56 1.89 B2 0 0.5 mm 1.57 1.89 Cl 0 0.1 mm 1.57 1.89 C2 0 1 mm 1.59 1.89 E2 Nil 1.61 1 , 80 E3 None 1.79 D Insertion 1.81 needles 0 2 mm In order to verify the existence or not of a densification gradient, the Al, El, D and E2 disks obtained after cycle I2 have been cut off, blocks of substantially parallelepiped shape along a radius of the disks. For each block, the density was measured in different zones Z1 to Z5 between the inside diameter and the outside diameter, in the vicinity of one face, in the vicinity of another face, and in the medial radial portion.

Le tableau II ci-après indique les valeurs de densité relevées. On relève le résultat remarquable obtenu avec le disque Al réalisé selon l'invention puisque la densité est pratiquement uniforme (variation de moins de 1,7%).  Table II below shows the density values recorded. The remarkable result obtained with the Al disk produced according to the invention is noted since the density is practically uniform (variation of less than 1.7%).

Avec les disques El et E3 obtenus à partir d'une préforme sans trous, une variation importante de densité est observée, traduisant l'existence d'un assez fort gradient de densification en dépit de l'écroûtage intermédiaire (variation de 8,1% et 7,70/0 respectivement).  With the El and E3 disks obtained from a preform without holes, a significant variation in density is observed, reflecting the existence of a fairly strong densification gradient despite intermediate peeling (variation of 8.1% and 7.70 / 0 respectively).

Une variation de densité de 6% est mesurée sur le disque D, variation inférieure à celle observée sur les disques El et E3, mais néanmoins encore très substantielle.  A density variation of 6% is measured on the disk D, which is smaller than that observed on the El and E3 disks, but nevertheless still very substantial.

Tableau IITable II

Préforme Trous Densité en fin de cycle I2 de départ Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 (rayon extérieur) face 1,86 1,87 1,88 1,87 1,87 Al centre 0 0,2 mm 1,86 1, 86 1, 86 1,85 1,85 face 1,87 1,87 1,87 1,86 1,86 face 1,83 1,77 1,78 1,79 1,84 El centre néant 1,80 1,69 1,70 1,69 1,78 face 1,81 1,76 1,76 1,78 1, 82 face Insertion 1,82 1,79 1,77 1,79 1,80 D centre aiguilles 1,77 1,72 1, 71 1,72 1,79 face 0 2 mm 1,79 1,77 1,76 1,78 1,79 face 1,80 1,78 1,75 1, 77 1,81 E3 centre néant 1,75 1,70 1,67 1,71 1,78 face 1,75 1,73 1,74 1,76 1,81 Ainsi le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'il permet d'accroître le degré de densification (donc, pour un même objectif de densité, de diminuer le temps de densification), tout en éliminant quasiment le gradient de densification, résultats que le procédé de l'art antérieur (formation de trous par insertion d'aiguilles) ne permet pas d'obtenir.  Preform Holes Density at end of start cycle I2 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 (outside radius) face 1.86 1.87 1.88 1.87 1.87 Al center 0 0.2 mm 1.86 1, 86 1, 86 1.85 1.85 face 1.87 1.87 1.87 1.86 1.86 face 1.83 1.77 1.78 1.79 1.84 El center none 1.80 1.69 1, 70 1,69 1,78 face 1,81 1,76 1,76 1,78 1,82 face Insertion 1,82 1,79 1,77 1,79 1,80 D center needles 1,77 1,72 1 , 71 1.72 1.79 face 0 2 mm 1.79 1.77 1.76 1.78 1.79 face 1.80 1.78 1.75 1, 77 1.81 E3 center none 1.75 1 , 70 1.67 1.71 1.78 face 1.75 1.73 1.74 1.76 1.81 Thus the process according to the invention is remarkable in that it makes it possible to increase the degree of densification ( therefore, for the same density objective, to reduce the densification time), while eliminating almost the densification gradient, results that the method of the prior art (formation of holes by insertion of needles) does not allow get.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de pièces en matériau composite comprenant la formation d'une préforme fibreuse, la formation de trous s'étendant dans la préforme à partir d'au moins une face de celle-ci et la densification de la préforme par une matrice formée au moins partiellement par infiltration chimique en phase gazeuse, caractérisé en ce que les trous sont formés dans la préforme par enlèvement de la matière de celle-ci avec rupture des fibres, l'arrangement des fibres dans la préforme munie de trous étant sensiblement non modifié par rapport à l'arrangement initial avant formation des trous.  A method of making composite material parts comprising forming a fibrous preform, forming holes extending into the preform from at least one face thereof, and densifying the preform with a matrix at least partly formed by chemical vapor infiltration, characterized in that the holes are formed in the preform by removal of the material therefrom with breaking of the fibers, the arrangement of the fibers in the preform with holes being substantially modified from the initial arrangement before hole formation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous sont formés par usinage au jet d'eau sous pression.  2. Method according to claim 1, characterized in that the holes are formed by machining with water jet under pressure. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous sont formés par action thermique localisée sur la matière des fibres de la préforme.  3. Method according to claim 1, characterized in that the holes are formed by localized thermal action on the fiber material of the preform. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les trous sont formés sous l'effet d'un rayonnement laser.  4. Method according to claim 3, characterized in that the holes are formed under the effect of laser radiation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, 25 caractérisé en ce que les trous sont formés par élimination de la matière des fibres par oxydation.  5. Method according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the holes are formed by removal of the fiber material by oxidation. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les trous ont un diamètre moyen compris entre 30 0, 05 mm et 2 mm.  6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the holes have an average diameter of between 0.05 mm and 2 mm. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la densité des trous dans un plan médian du substrat est comprise entre 0,25 trous/cm2 et 4 trous/cm2.  7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the density of the holes in a median plane of the substrate is between 0.25 holes / cm2 and 4 holes / cm2. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la distance entre axes de trous voisins est comprise entre 0,5 cm et 2 cm.  8. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the distance between axes of adjacent holes is between 0.5 cm and 2 cm. 9. Préforme fibreuse (20) pour la réalisation d'une pièce en matériau composite, comportant des trous (22; 22a, 22b) qui s'étendent dans la préforme à partir d'au moins une face de celle-ci, caractérisée en ce que la densité volumique des fibres au voisinage des parois des trous de la préforme n'est pas sensiblement supérieure à la densité volumique des fibres dans d'autres parties de la préforme.  Fibrous preform (20) for producing a composite material part, having holes (22; 22a, 22b) which extend into the preform from at least one face thereof, characterized in that the density of the fibers in the vicinity of the hole walls of the preform is not substantially greater than the density of the fibers in other parts of the preform. 10. Préforme selon la revendication 9, caractérisée en ce que les trous sont délimités par des zones limites de rupture ou d'élimination des fibres.  10. Preform according to claim 9, characterized in that the holes are delimited by boundary areas of rupture or removal of fibers. 11. Préforme selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que les trous ont un diamètre moyen compris entre 0,05 mm et 2 mm.  11. Preform according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the holes have a mean diameter of between 0.05 mm and 2 mm. 12. Préforme selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que la densité des trous dans un plan médian du substrat est comprise entre 0,25 trous/cm2 et 4 trous/cm2.  12. Preform according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the density of the holes in a median plane of the substrate is between 0.25 holes / cm2 and 4 holes / cm2. 13. Pièce en matériau composite (26) comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice obtenue au moins partiellement par infiltration chimique en phase gazeuse et présentant des trous (28) qui s'étendent dans la pièce à partir d'au moins une face de celle-ci, caractérisée en ce que la densité volumétrique des fibres du renfort au voisinage des parois des trous n'est pas sensiblement supérieure à la densité volumique des fibres dans d'autres parties de la pièce.  13. Composite material part (26) comprising a matrix-densified fibrous reinforcement obtained at least partially by chemical vapor infiltration and having holes (28) extending into the part from at least one face of this, characterized in that the volumetric density of the reinforcing fibers in the vicinity of the walls of the holes is not substantially greater than the density of the fibers in other parts of the room.
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